Как работает перезаряжаемая ячейка?

Перезаряжаемая ячейка, также известная как вторичная ячейка или аккумуляторная батарея, работает посредством обратимых электрохимических реакций для хранения и высвобождения электрической энергии. Вот общее объяснение того, как функционирует перезаряжаемый элемент:

1. Зарядка. Когда к аккумулятору подключается внешний источник питания, например зарядное устройство, подается электрическая энергия. Приложенное напряжение вызывает химическую реакцию внутри клетки.

2. Анодные и катодные реакции:

- Во время зарядки положительная клемма (катод) притягивает положительные ионы (катионы), а отрицательная клемма (анод) притягивает отрицательные ионы (анионы) из электролита.

- На аноде:атомы металлов (например, лития в литий-ионных батареях) окисляются, теряют электроны и превращаются в положительно заряженные ионы (ионы лития). Эти ионы движутся к катоду.

- На катоде:положительно заряженные ионы анода соединяются с материалом, присутствующим на катоде, приобретая электроны и превращаясь в нейтральные атомы.

3. Электролит:

- Электролит представляет собой среду, обычно жидкость или гель, которая обеспечивает движение ионов между анодом и катодом. Это облегчает поток ионов, не допуская прямого смешивания материалов анода и катода.

4. Образование химических связей:

- Во время зарядки между материалом катода и интеркалированными ионами (например, ионами лития в литий-ионных аккумуляторах) образуются химические связи. Этот процесс сохраняет электрическую энергию в виде химической энергии внутри клетки.

5. Разгрузка:

- Когда ячейка подключается к внешнему устройству или нагрузке, требующей питания, химическая энергия, запасенная в ячейке, высвобождается.

- Происходит обратный процесс зарядки. Атомы металла на аноде приобретают электроны и становятся нейтральными, а материал на катоде выделяет ионы и принимает электроны.

- Движение ионов и электронов генерирует электрический ток, который течет через внешнюю цепь, питая устройство.

6. Перезарядка:

- Когда химическая энергия клетки исчерпана, ее можно перезарядить, снова подключив к источнику питания. Процесс зарядки восстанавливает первоначальный химический состав элемента, подготавливая его к следующему циклу разрядки.

Перезаряжаемые элементы могут проходить несколько циклов зарядки и разрядки, что делает их источниками электрической энергии многократного использования. Однако эффективность и срок службы перезаряжаемых элементов зависят от таких факторов, как химический состав элементов, условия зарядки и характер использования.